DE60018246T2 - SYSTEM FOR TRANSMITTING AN AUDIO SIGNAL - Google Patents

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem mit einem Sender mit einem Codierer zum Codieren eines Audiosignals, wobei der Codierer Folgendes umfasst: Frequenzbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals, wobei der Sender weiterhin Übertragungsmittel aufweist zum Übertragen eines Signals, das die genannte Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente darstellt, zu einem Empfänger, wobei der genannte Empfänger Empfangsmittel aufweist zum Empfangen eines Signals, das die genannte Frequenz von dem Sender darstellt, und einen Decoder zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals auf Basis der genannten Frequenz der wenigstens eine periodischen Komponente.The The present invention relates to a transmission system having a Transmitter having an encoder for encoding an audio signal, wherein the encoder comprises: frequency determining means for determining a frequency of at least one periodic component of the audio signal, wherein the transmitter further comprises transmission means has to transmit a signal that has said frequency of at least one periodic Component to a receiver, said receiver receiving means for receiving a signal having said frequency from the transmitter, and a decoder for deriving a reconstructed audio signal based on said frequency of at least one periodic component.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einem Sender, einen Empfänger, ein Codierungsverfahren und ein Decodierungsverfahren.The The present invention also relates to a transmitter, a Receiver, a coding method and a decoding method.

Huimin Yang u. a.: "Pitch Synchonous Modulated Lapped Transform of the Linear Predication Residual of Speech", "Proceedings of the International Conference on Signal Processing", 12. Oktober 1998, beschreibt ein verlustfreies Modell der Sprachcodierung. In dem beschriebenen Verfahren wird eine zeitunveränderliche Transformation an dem zeitverzerrten Sprachsignal durchgeführt.Huimin Yang u. a .: "Pitch Synchonous Modulated Lapped Transform of the Linear Predication Residual of Speech "," Proceedings of the International Conference on Signal Processing, October 12, 1998, describes a lossless one Model of speech coding. In the described method is a time-invariable transformation performed on the time-distorted speech signal.

Kleijn, W.B. u. a.: "Interpolation of Pitch-Predictor Parameters in Analysis-by-Synthesis Speech Coders", "IEEE Transaction on Speech and Audio Processing", US IEEE Inc. Heft 2, Nr. 1, Teil 1, Seiten 42–54 beschreibt einen Analyse-durch-Synthese Sprachcodierer. Die Effizienz des Codierers wird dadurch gesteigert, dass ein Pitch-Prädiktor vorgesehen wird, der das vergangene rekonstruierte Signal auf dem aktuellen Signal abbildet.Kleijn, W. B. u. a .: "Interpolation of Pitch Predictor Parameters in Analysis-by-Synthesis Speech Coders, IEEE Transaction on Speech and Audio Processing ", US IEEE Inc. Vol. 2, No. 1, Part 1, pages 42-54 describes an analysis-by-synthesis Speech. The efficiency of the coder is thereby increased, that provided a pitch predictor which is the past reconstructed signal on the current signal maps.

WO-A-95/10760 beschreibt einen 1200 Bit-per-Sekunde Vocoder, der Split-Vektorverarbeitung anwendet. US-A-5 884 253 beschreibt ein Sprachcodierungssystem, das eine rekonstruierte stimmhafte Sprache mit einer geschmeidig entfaltenden Pitchzykluswellenform schafft. EO-A-0 696 026 beschreibt eine weitere Sprachcodierungsanordnung und aus US-A-4 937 873 ist ein Übertragungssystem bekannt.WO 95/10760 describes a 1200 bit per second vocoder, the split vector processing applies. US-A-5 884 253 describes a speech coding system, that a reconstructed voiced language with a supple unfolding pitch cycle waveform creates. EO-A-0 696 026 another speech coding arrangement and from US-A-4,937,873 a transmission system known.

Derartige Übertragungssysteme und Audiocodierer werden in Applikationen verwendet, in denen Audiosignale über ein Übertragungsmedium mit einer begrenzten Übertragungskapazität übertragen werden sollen oder auf Speichermedien mit einer begrenz ten Speicherkapazität gespeichert werden sollen. Beispiele derartiger Applikationen sind die Übertragung von Audiosignalen übers Internet, die Übertragung von Audiosignalen von einem Mobiltelefon zu einer Basisstation und umgekehrt und die Speicherung von Audiosignalen auf einem CD-ROM, in einem Halbleiterspeicher oder auf einer Festplatte.Such transmission systems and audio encoders are used in applications in which audio signals are transmitted over a transmission medium transmitted with a limited transmission capacity or stored on storage media with a limited storage capacity should be. Examples of such applications are the transmission of audio signals over Internet, the transfer of audio signals from a mobile phone to a base station and vice versa and the storage of audio signals on a CD-ROM, in a semiconductor memory or on a hard disk.

Es wurden bereits verschiedene Operationsgrundlagen von Audiocodierern versucht um eine gute Audioqualität mit einer bescheidenen Bitrate zu erhalten. Bei einem dieser Operationsmethoden wird ein zu übertragenes Audiosignal in eine Anzahl Segmente mit einer Länge von 10–20 ms aufgeteilt. In jedem der genannten Segmente wird das Audiosignal durch eine Anzahl Sinuskurven dargestellt, die durch ihre Amplitude und ihre Frequenz definiert werden. In dem Codierer werden die Amplituden und Frequenzen der Sinuskurven bestimmt.It were already different bases of operation of audio encoders trying to get a good audio quality with a modest bitrate to obtain. In one of these surgical methods is a transmitted Audio signal divided into a number of segments with a length of 10-20 ms. In each of said segments, the audio signal is represented by a number of sinusoids represented by its amplitude and frequency become. In the encoder, the amplitudes and frequencies of the Sine curves determined.

Die Übertragungsmittel übertragen eine Darstellung der Amplituden und Frequenzen zu dem Empfänger. Die von dem Sender durchgeführten Vorgänge können Kanalcodierung, Verschachtelung und Modulation umfassen.Transfer the transfer agent a representation of the amplitudes and frequencies to the receiver. The performed by the transmitter operations can Channel coding, interleaving and modulation include.

Die Empfangsmittel empfangen ein Signal, welches das Audiosignal von einem Übertragungskanal darstellt und führt Vorgänge wie Demodulation, Entschachtelung und Kanaldecodierung durch. Der Decoder erhält die Darstellung des Audiosignals von dem Empfänger und leitet ein rekonstruiertes Audiosignal davon dadurch ab, dass eine Anzahl Sinuskurven erzeugt werden, wie durch das codierte Signal beschrieben, und dass diese zu einem rekonstruierten Audiosignal kombiniert werden.The Receiving means receive a signal which the audio signal from represents a transmission channel and leads operations such as demodulation, deinterleaving and channel decoding. Of the Decoder receives the representation of the audio signal from the receiver and derives a reconstructed Audio signal thereof by generating a number of sinusoids be as described by the coded signal, and that this be combined into a reconstructed audio signal.

Obschon das bekannte System eine gute Codierungsqualität schafft, gibt es dennoch einen hörbaren Unterschied zwischen dem rekonstruierten Audiosignal und dem ursprünglichen Audiosignal.Although the known system creates a good coding quality, there are still an audible difference between the reconstructed audio signal and the original one Audio signal.

Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Übertragungssystem der eingangs beschriebene Art zu schaffen, wobei die Qualität des rekonstruierten Audiosignal weiter verbessert ist.It is now u. a. An object of the present invention is a transmission system to create the type described above, the quality of the reconstructed Audio signal is further improved.

Um diese Aufgabe zu erfüllen schafft die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt einen Sender mit einem Codierer zum Codieren eines Audiosignals, wobei der Codierer einen Codierer zum Codieren eines Audiosignals aufweist, wobei der Codierer Folgendes umfasst: Frequenzbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals; Frequenzänderungsbestimmungsmittel zum Bestimmen einer Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodi schen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag, Zeittransformationsmittel zum Erhalten eines in der Zeit transformierten Eingangssignals; Übertragungsmittel zum Übertragen eines Signals, das die genannte Frequenz darstellt, zu einem Empfänger, wobei die Übertragungsmittel vorgesehen sind zum Übertragen eines weiteren Signals, das die genannte Frequenzänderung darstellt, zu dem Empfänger; dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ durch einen Parameter definiert wird, wobei dieser Parameter von den Übertragungsmitteln zu einem Empfangsmittel übertragen wird, wobei der Parameter durch ein Empfangsmittel interpretiert werden kann zum Effektuieren der umgekehrten Zeittransformation des Signals.Around to fulfill this task In a first aspect, the present invention provides a transmitter an encoder for encoding an audio signal, wherein the encoder an encoder for encoding an audio signal, wherein the An encoder comprising: frequency determining means for determining a Frequency of at least one periodic component of the audio signal; Frequency change determining means for determining a frequency change said at least one periodic component of the audio signal via a predetermined amount of time, time transforming means for obtaining a time-transformed input signal; transmission means to transfer a signal representing said frequency to a receiver, wherein the transmission means are provided for transmission another signal, the said frequency change represents to the recipient; characterized in that the relationship between the real time t and the transformed time τ a parameter is defined, this parameter being from the transmission means transmitted to a receiving means where the parameter is interpreted by a receiving means can be used to effect the inverse time transformation the signal.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Empfänger mit Empfangsmitteln zum Empfangen eines codierten Audiosignals, das ein Audiosignal darstellt durch wenigstens eine Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals, und mit einem Decoder zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals auf Basis der genannten Frequenz, wobei der Empfänger vorgesehen ist zum Empfangen eines weiteren Signals, das eine Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente des genannten Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt, wobei der Decoder vorgesehen ist zum Herleiten des genannten rekonstruierten Audiosignals auch auf Basis der genannten Frequenzänderung, wobei der Decoder Zeittransformationsmittel aufweist zum Erhalten des rekonstruierten Audiosignals durch Zeittransformation eines decodierten Signals, wobei die Zeittransformationsmittel dadurch gekennzeichnet sind, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ des empfangenen Signals durch einen Parameter definiert wird, wobei dieser Parameter von den Empfangsmitteln empfangen wird, wobei der Parameter durch die Empfangsmittel interpretiert wird zum Effektuieren der umgekehrten Zeittransformation des Signals.One Another aspect of the present invention provides a receiver Receiving means for receiving an encoded audio signal, the an audio signal represents at least one frequency at least a periodic component of the audio signal, and a decoder for deriving a reconstructed audio signal based on said Frequency, the receiver being is provided for receiving a further signal, which is a frequency change said at least one periodic component of said Audio signal over represents a predetermined amount of time, the decoder provided is also for deriving said reconstructed audio signal based on the mentioned frequency change, wherein the decoder comprises time-transform means for obtaining the reconstructed audio signal by time transformation of a decoded signal, the time-transforming means thereby are characterized that the relationship between the real time t and the transformed time τ of the received signal is defined by a parameter, where this parameter is received by the receiving means, the Parameter interpreted by the receiving means is for effecting the inverse time transformation of the signal.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Übertragungssystem mit einem Empfänger, wie oben beschrieben.One Another aspect of the present invention provides a transmission system with a receiver, like described above.

Ein Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Codieren eines Audiosignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Bestimmen einer Frequenz von wenigstens einer periodischen Komponente, und das Herleiten eines Signals, das die genannte Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals darstellt, wobei das Verfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Bestimmen eines Signals, das eine Frequenzänderung der wenigstens einen periodischen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt, das Herleiten eines zeittransformierten Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ durch einen Parameter bestimmt wird, wobei dieser Parameter durch die Übertragungsmittel zu den Empfangsmitteln übertragen wird, wobei der Parameter durch die Empfangsmittel interpretiert wird zum Effektuieren einer umgekehrten Zeittransformation des Signals.One Method aspect of the present invention provides a method for coding an audio signal, this method being the following ones Method steps include: determining a frequency of at least a periodic component, and deriving a signal, that is the said frequency of at least one periodic component of the audio signal, the method further comprising the following method steps comprising: determining a signal that is a frequency change the at least one periodic component of the audio signal over one represents predetermined amount of time, deriving a time-transformed Audio signal, characterized in that the relationship between the Real time t and the transformed time τ determined by a parameter , this parameter being transmitted by the transmission means to the receiving means where the parameter is interpreted by the receiving means is used to effect a reverse time transformation of the signal.

Nach noch einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein verfahren zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals von einem codierten Audiosignal, das das genannte Audiosignal darstellt, durch wenigstens eine Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals, und einen Decoder zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals auf Basis der genannten Frequenz, wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Herleiten des genannten rekonstruierten Audiosignals, ebenfalls auf Basis eines weiteren Signals, das eine Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt; das Herleiten des rekonstruierten Audiosignals durch eine Zeittransformation eines decodierten Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der transformierten Zeit τ und der Echtzeit t durch einen Parameter bestimmt wird, wobei der Parameter von einem Übertragungsmittel her empfangen und interpretiert wird zum Effektuieren einer umgekehrten Zeittransformation des Signals.To In yet another aspect, the present invention provides method for deriving a reconstructed audio signal from a encoded audio signal representing said audio signal by at least a frequency of at least one periodic component of the audio signal, and a decoder for deriving a reconstructed audio signal based on said frequency, said method being the following Method steps include: deriving said reconstructed Audio signal, also based on another signal, the one frequency change said at least one periodic component of the audio signal via a represents predetermined amount of time; the derivation of the reconstructed Audio signal by a time transformation of a decoded signal, characterized in that the relationship between the transformed Time τ and the real time t is determined by a parameter, where the parameter from a transmission medium is received and interpreted to effect an inverted Time transformation of the signal.

Dadurch, dass auch eine Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente bestimmt wird, kann die Qualität des rekonstruierten Audiosignal auf zweierlei Weisen verbessert werden. Die erste Art und Weise ist, dass die Frequenzänderung dem Empfänger zugeführt wird, der die genannte Frequenzänderung zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals benutzen kann. Die zweite Art und Weise ist, dass die Frequenzänderung benutzt wird zum Erhalten eines genaueren Wertes einer Frequenz des Audiosignals. Dies kann beispielsweise die Tonhöhe in einem Sprachsignal sein, oder eine beliebige periodische Komponente in einem Audiosignal. Dadurch, dass die Frequenzänderung über einen vorbestimmten Zeitbetrag verwendet wird, kann ein mittlerer Frequenzwert, welcher der genannten Grundfrequenz entspricht, genauer bestimmt werden.By also determining a frequency change of said at least one periodic component, the quality of the reconstructed audio signal can be improved in two ways. The first way is that the frequency change is applied to the receiver which can use said frequency change to derive a reconstructed audio signal. The second way is that the frequency change is used to obtain a more accurate value of a frequency of the audio signal. This can be, for example, the pitch in a speech signal, or any periodic one Component in an audio signal. By using the frequency change over a predetermined amount of time, a mean frequency value corresponding to said fundamental frequency can be more accurately determined.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Übertragungsmittel vorgesehen sind zum Übertragen eines weiteren Signals, das die genannte Frequenzänderung darstellt, zu dem Empfänger und dass der Decoder vorgesehen ist zum Herleiten des genannten rekonstruierten Audiosignals ebenfalls auf Basis der genannten Änderung der genannten Frequenz.A embodiment The present invention is characterized in that the transmission means are provided for transmission another signal, the said frequency change represents to the recipient and that the decoder is provided for deriving said reconstructed audio signal also based on the aforementioned change the said frequency.

Dadurch, dass die Frequenzänderung durch ein zusätzliches Signal dargestellt wird, das dem Empfänger zugeführt wird, wird es möglich, dass Sinuskurven, die sich in einem einzigen Syntheseintervall (einigermaßen) in der Frequenz ändern, zur Erzeugung des rekonstruierten Audiosignals benutzt werden. Dies entspricht mehr den Eigenschaften des wirklichen Audiosignals, was zu einer besseren Qualität des rekonstruierten Audiosignals führt.Thereby, that the frequency change by an additional Signal is presented to the receiver, it becomes possible that Sinusoids that occur in a single synthesis interval (reasonably) in change the frequency, be used to generate the reconstructed audio signal. This corresponds more to the characteristics of the real audio signal, what to a better quality the reconstructed audio signal leads.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Zeittransformationsmittel vorgesehen sind zur Zeitkompression des Eingangssignals während eines ersten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags und zur Zeitexpansion des Eingangssignals während eines zweiten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags, derart, dass das in der Zeit transformierte Eingangssignal eine geringere Frequenzänderung hat als das Eingangssignal.A another embodiment The present invention is characterized in that the time-transforming means are provided for time compression of the input signal during a first part of the predetermined time amount and time expansion of the input signal during a second part of the predetermined amount of time such that the time-transformed input signal has a lower frequency change has as the input signal.

Es hat sich herausgestellt, dass die Anwendung der Zeittransformation, auch als Zeitverzerrung bezeichnet, zum Erhalten eines in der Zeit transformierten Audiosignals, eine effektive Art und Weise ist für den Umgang mit Frequenzänderungen des zu codierenden Signals. Durch Anwendung einer geeigneten Zeittransformation wird es möglich, Ein Signal zu transformieren, das sich in der Frequenz zu einem zeittransformierten Signal ändert, das eine im Wesentlichen konstante Frequenz hat.It it has been found that the application of the time transformation, also referred to as time warping, for getting one in time Transformed audio signal, an effective way is for dealing with frequency changes of the signal to be coded. By applying a suitable time transformation will it be possible To transform a signal that is in frequency to one time-transformed signal changes, which has a substantially constant frequency.

Ein Beispiel davon ist ein Audiosignal mit einem linearen Frequenzhub, startend bei einer niedrigen Frequenz am Anfang eines Segmentes und endend bei einer höheren Frequenz am Ende des Segmentes. Durch Zeitkompression des Eingangssignals in dem ersten Teil des Segmentes wird die Frequenz des zeittransformierten Signals höher als die Frequenz des ursprünglichen Eingangssignals.One Example of this is an audio signal with a linear frequency sweep, starting at a low frequency at the beginning of a segment and ending at a higher one Frequency at the end of the segment. By time compression of the input signal in the first part of the segment is the frequency of the time-transformed Signal higher as the frequency of the original Input signal.

Durch Zeitexpansion des Eingangssignals in dem zweiten Teil des Segmentes wird die Frequenz des zeittransformierten Eingangssignals niedriger sein als die Frequenz des ursprünglichen Eingangssignals.By Time expansion of the input signal in the second part of the segment the frequency of the time-transformed input signal becomes lower be as the frequency of the original one Input signal.

Folglich wird ein zeittransformiertes Eingangssignal erhalten, dessen Frequenz am Anfang des Segmentes zugenommen hat und dessen Frequenz am Ende des Segmentes abgenommen hat. Wenn eine geeignete Wahl der Zeittransformation getroffen worden ist, wird es möglich, ein transformiertes Eingangssignal mit einer abgenommenen Frequenzänderung zu erhalten.consequently a time-transformed input signal is obtained whose frequency at the beginning of the segment has increased and its frequency at the end of the segment has decreased. If a suitable choice of time transformation has been taken, it becomes possible a transformed input signal with a frequency change removed to obtain.

Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die die Zeittransformation bestimmenden Mittel vorgesehen sind zum Herleiten einer Anzahl zeittransformierten Eingangssignale, die je einer anderen Zeittransformation entsprechen, und dass der Codierer Bestimmungsmittel aufweist zum Selektieren der Zeittransformation entsprechend dem zeittransformierten Eingangssignal mit der kleinsten Frequenzänderung über den genannten vorbestimmten Zeitbetrag.Yet another embodiment The present invention is characterized in that the Time-transformation determining means are provided for deriving a number of time-transformed input signals, each one different Time transformation correspond, and that the encoder determining means has for selecting the time transformation according to time-transformed input signal with the smallest frequency change over the said predetermined amount of time.

Eine Art und Weise zur Bestimmung der geeignetesten Zeittransformation ist, eine Anzahl verschiedener Zeittransformationen zu versuchen und diejenige zu selektieren, die zu einem transformierten Audiosignal mit der kleinsten Frequenzänderung führt.A Way of determining the most suitable time transformation is to try a number of different time transformations and to select the one associated with a transformed audio signal the smallest frequency change leads.

Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die die Zeittransformation bestimmenden Mittel vorgesehen sind zum Selektieren des zeittransformierten Eingangssignals mit der kleinsten Frequenzänderung über den genannten vorbestimmten Zeitbetrag durch Selektion des zeittransformierten Eingangssignals mit der höchsten Spitze in der Autokorrelationsfunktion.Yet another embodiment The present invention is characterized in that the Time-transformation determining means are provided for selecting the time-transformed input signal having the smallest frequency change over the said predetermined amount of time by selecting the time-transformed Input signal with the highest Tip in autocorrelation function.

Eine nützliche Art und Weise der Bestimmung des transformierten Zeitsignals mit der kleinsten Frequenzänderung ist die Autokorrelationsfunktion der verschiedenen zeittransformierten Eingangssignale zu berechnen. Das zeittransformierte Audiosignal mit der höchsten Spitze in der Autokorrelationsfunktion hat die kleinste Frequenzänderung. Auf alternative Weise ist es möglich, die FFT des zeittransformierten Eingangssignals zu berechnen. Denn das zeittransformierte Audiosignal, das zu der höchsten Spitze in der FFT-Domäne führt, hat die meist konstante Frequenz.A useful way of determining the transformed time signal with the smallest frequency change is to compute the autocorrelation function of the various time-transformed input signals. The time-transformed audio signal with the highest peak in the autocorrelation function has the smallest frequency change. Alternatively, it is possible to calculate the FFT of the time-transformed input signal. Because the time-transformed audio signal to the highest peak in the FFT domain leads, has the most constant frequency.

Wieder eine andere Ausführungsform des Übertragungssystems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Zeittransformation durch eine quadratische Beziehung zwischen der wirklichen Zeit und der transformierten Zeit definiert wird.Again another embodiment of the transmission system according to the present invention, the feature that the time transformation through a quadratic relationship between the real time and the transformed time is defined.

Eine quadratische Funktion zwischen der wirklichen Zeit und der transformierten Zeit kann auf einfache Art und Weise berechnet werden, und ist imstande, Zeitkompression in einem ersten Teil des Zeitsegmentes und Zeitexpansion in einem zweiten Teil des Zeitsegmentes zu erreichen.A quadratic function between the real time and the transformed Time can be easily calculated and is able to Time compression in a first part of the time segment and time expansion to reach in a second part of the time segment.

Wieder eine andere Ausführungsform des Übertragungssystems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Beziehung zwischen der wirklichen Zeit t und der transformierten Zeit T durch die nachfolgende Gleichung definiert wird:

Figure 00070001
wobei a der Parameter ist, der die Zeittransformation definiert, und wobei T die Dauer eines Signalsegmentes ist.Yet another embodiment of the transmission system according to the present invention is characterized in that the relationship between the actual time t and the transformed time T is defined by the following equation:
Figure 00070001
where a is the parameter that defines the time transformation, and T is the duration of a signal segment.

Die oben stehende quadratische Zeittransformation hat nur einen Parameter und ist dennoch imstande, Zeitkompression und Zeitexpansion während eines einzigen Signalsegmentes zu erhalten. Der Vorteil, dass es nur einen einzigen Parameter gibt, ist die reduzierte Anzahl Bits, die erforderlich sind zum Übertragen der optimalen Zeittransformation zu dem Sender. Weiterhin kann dargelegt werden, dass diese Zeittransformationsfunktion imstande ist, eine lineare Frequenzänderung des Eingangssignals völlig zu eliminieren.The The above quadratic time transformation has only one parameter and yet is capable of time compression and time expansion during one to receive single signal segment. The advantage that there is only one single parameter is the reduced number of bits required are to transfer the optimal time transformation to the transmitter. Furthermore, it can be stated be that this time transformation function is capable of one linear frequency change the input signal completely to eliminate.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and are in the present Case closer described. Show it:

1 ein Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung zur Übertragung eines Audiosignals, 1 a transmission system according to the present invention for transmitting an audio signal,

2 eine Graphik einer Zeittransformationsfunktion für verschiedene Werte des Parameters a, 2 a graph of a time transformation function for different values of the parameter a,

3 eine Ausführungsform der die Transformation bestimmenden Mittel 8, die in dem Übertragungssystem nach 1 verwendet werden, 3 an embodiment of the transformation determining means 8th according to the transmission system 1 be used,

4 Graphiken diskreter Zeitsignale die mit der Zeittransformation durch die mit dem Zeitverzerrer 6 nach 1 zu tun haben, 4 Graphs discrete time signals with the time transformation through the time with the time 6 to 1 have to do,

5 Graphiken diskreter Zeitsignale, die mit der invertierten Zeittransformation durch den Zeitentzerrer 26 nach 1 zu tun haben. 5 Graphics of discrete time signals, with the inverted time transformation by the time equalizer 26 to 1 have to do.

In dem Übertragungssystem nach 1 wird ein zu übertragendes Signal einem Eingang eines Audio-Codierers 4 in einem Sender 2 zugeführt. In dem Audio-Codierer 4 wird das Eingangssignal einem Eingang von Frequenzänderungsbestimmungsmitteln 8 und einem Eingang des Zeittransformationsmittels, das hier ein Zeitverzerrer 6 ist, zugeführt.In the transmission system according to 1 becomes a signal to be transmitted to an input of an audio encoder 4 in a transmitter 2 fed. In the audio encoder 4 the input signal becomes an input of frequency change determining means 8th and an input of the time-transforming means, here a time-divider 6 is fed.

Ein erster Ausgang der Frequenzänderungsbestimmungsmittel 8, der ein Ausgangssignal a trägt, ist mit einem Steuereingang des Zeitverzerrers 6 verbunden. Das Ausgangssignal a stellt eine Frequenzänderung einer periodischen Komponente des Ein gangssignals dar. Der Zeitverzerrer 6 führt eine Zeittransformation durch, definiert durch den Parameter a in dem Eingangssignal. Der Parameter a wird derart selektiert, dass die Frequenz einer periodischen Komponente in dem Ausgangssignal des Zeitverzerrers 6 minimiert wird.A first output of the frequency change determination means 8th which carries an output a is with a control input of the time equalizer 6 connected. The output signal a represents a frequency change of a periodic component of the input signal. The time equalizer 6 performs a time transformation defined by the parameter a in the input signal. The parameter a is selected such that the frequency of a periodic component in the output signal of the time distorter 6 is minimized.

An dem zweiten Ausgang der Frequenzänderungsbestimmungsmittel 8 wird ein Signal PITCH, das eine mittlere Frequenz der periodischen Komponente in dem Audiosignal darstellt, präsentiert. Bei der Sprachcodierung stellt das Signal PITCH die Tonhöhe des Sprachsignals dar.At the second output of the frequency change determining means 8th For example, a signal PITCH representing an average frequency of the periodic component in the audio signal is presented. In speech coding, the signal PITCH represents the pitch of the speech signal.

Der Ausgang des Zeitverzerrers 6 ist mit einem Eingang eines Analysators 10 verbunden, der vorgesehen ist zum Bestimmen von Parametern, die das Ausgangssignal des Zeitverzerrers 6 darstellen. Eine erste Möglichkeit ist, dass der Analysator 10 ein linearer prädiktiver Analysator ist, der eine Anzahl LPC-Koeffizienten des Eingangssignals bestimmt. Auf alternative Weise ist es auch möglich, dass der Analysator 10 unmittelbar die Amplituden und Frequenz einer Anzahl sinusförmiges Komponenten bestimmt, die in dem Ausgangssignal des Zeitverzerrers 6 vorhanden sind.The output of the time equalizer 6 is with an input of an analyzer 10 provided for determining parameters indicative of the output signal of the time equalizer 6 represent. A first option is that the analyzer 10 is a linear predictive analyzer that determines a number of LPC coefficients of the input signal. Alternatively, it is also possible that the analyzer 10 UNMIT directly determines the amplitudes and frequency of a number of sinusoidal components, which in the output signal of the time equalizer 6 available.

Das Signal a, das Signal PITCH und das Ausgangssignal des Analysators 10, das zusätzliche Eigenschaften des Audiosignals (LPC Koeffizienten oder Amplitude und Frequenz von Sinuskurven) werden entsprechenden Eingängen eines Multiplexers 12 zugeführt. Ein Ausgang des Multiplexers 12 ist mit einem Eingang der Übertragungsmittel 14 verbunden, die das Ausgangssignal des Multiplexers 14 zu einem Empfänger 16 übertragen.The signal a, the signal PITCH and the output signal of the analyzer 10 The additional properties of the audio signal (LPC coefficients or amplitude and frequency of sinusoids) are given to corresponding inputs of a multiplexer 12 fed. An output of the multiplexer 12 is with an input of the transmission means 14 connected to the output signal of the multiplexer 14 to a receiver 16 transfer.

Die Übertragungsmittel 14 führen Vorgänge durch wie Kanalcodierung, Verschachtelung und Modulation des auf einem Träger zu übertragenden Signals durch. In dem Fall, dass die vorliegende Erfindung zum Aufzeichnen des codierten Audiosignals auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einer Festplatte oder einer optischen Platte (CD, DVD) angewandt wird, kann auf den Modulationsschritt verzichtet werden. In derartigen Fällen wird der Modulationscode oft verwendet zum Formen des auf dem Aufzeichnungsmedium zu schreibenden Signals.The transmission means 14 perform operations such as channel coding, interleaving and modulation of the signal to be transmitted on a carrier. In the case where the present invention is applied to recording the encoded audio signal on a recording medium such as a hard disk or an optical disk (CD, DVD), the modulating step can be dispensed with. In such cases, the modulation code is often used to form the signal to be written on the recording medium.

In dem Empfänger 16 wird das von dem Sender 2 empfangene Signal zunächst von den Empfangsmitteln 18 verarbeitet. Die Empfangsmittel 18 sind vorgesehen zum Durchführen der Demodulation, der Entschachtelung und der Kanaldecodierung. Das Ausgangssignal der Empfangsmittel 18 wird einem Eingang eines Decoders 20 zugeführt.In the receiver 16 that will be from the sender 2 received signal first from the receiving means 18 processed. The receiving means 18 are provided for performing demodulation, de-interleaving and channel decoding. The output signal of the receiving means 18 becomes an input of a decoder 20 fed.

In dem Decoder 20 wird das Ausgangssignal der Empfangsmittel 18 einem Eingang eines Demultiplexers 22 zugeführt.In the decoder 20 becomes the output of the receiving means 18 an input of a demultiplexer 22 fed.

Der Demultiplexer liefert Ausgangssignale q, PITCH und LPC an den Ausgängen. Die Signale PITCH und LPC werden in dem Synthesizer 24 verwendet, der ein rekonstruiertes Audiosignal von diesem Parametern herleitet. Die Wirkungsweise eines derartigen Synthesizers, der ein rekonstruiertes Audiosignal auf Basis eines Tonhöhensignals und einer Anzahl LPC Parameter herleitet, ist in der internationalen Patentanmeldung WO99/03095-A1 detailliert beschrieben.The demultiplexer provides output signals q, PITCH and LPC at the outputs. The signals PITCH and LPC are in the synthesizer 24 which derives a reconstructed audio signal from this parameter. The operation of such a synthesizer, which derives a reconstructed audio signal based on a pitch signal and a number of LPC parameters, is described in detail in International Patent Application WO99 / 03095-A1.

Der Ausgang des Synthesizers 24 ist mit einem Eingang der invertierten Zeittransformationsmittel verbunden, die hier ein Entzerrer 26 sind. Der Entzerrer 26 führt die Frequenzvariationen, die durch den Zeitverzerrer 6 aus dem Eingangssignal entfernt waren, wieder ein. An Entmagnetisierungsschaltung Ausgang des Entzerrers 26 ist das rekonstruierte Audiosignal verfügbar.The output of the synthesizer 24 is connected to an input of the inverted time-transforming means, here an equalizer 26 are. The equalizer 26 introduces the frequency variations caused by the time equalizer 6 were removed from the input signal again. At demagnetization circuit output of the equalizer 26 the reconstructed audio signal is available.

Eine in dem Zeitverzerrer 6 zu verwendende geeignete Zeittransformationsfunktion wird gegeben durch: One in the time equalizer 6 appropriate time transformation function to be used is given by:

Figure 00090001
Figure 00090001

In (1) ist a ein Verzerrungsparameter, T ist die Dauer des Sprachsegmentes, t stellt die Echtzeit dar und τ ist die transformierte Zeit. Der Wert des Verzerrungsparameters a hat einen Bereich, der gewährleistet, dass die Verzerrungsfunktion immer mit der Zeit t zunimmt. Dies führt zu: |a| ≤ 1 (2) In (1), a is a distortion parameter, T is the duration of the speech segment, t is the real time, and τ is the transformed time. The value of the distortion parameter a has an area that ensures that the distortion function always increases with time t. This leads to: | A | ≤ 1 (2)

Die Verzerrungsfunktion wird derart gewählt, dass die Gesamtdauer des verzerrten Audiosegmentes der Dauer des ursprünglichen Audiosegmentes entspricht. Der Start- und der Endwert des verzerrten Segmentes sind dem Start- und dem Endwert des ursprünglichen Audiosegmentes gleich.The Distortion function is chosen such that the total duration of the distorted audio segment corresponds to the duration of the original audio segment. The start and end values of the distorted segment are the starting point and the final value of the original one Same audio segment.

Ob Zeitkompression oder Zeitexpansion stattfindet, kann durch Differenzierung (1) gegenüber t ermittelt werden. Dies führt zu: If Time compression or time expansion can take place through differentiation (1) opposite t be determined. this leads to to:

Figure 00090002
Figure 00090002

Zeitkompression erfolgt, wenn dτ/dt kleiner ist als 1 und Zeitexpansion erfolgt, wenn dτ/dt größer ist als 1. Aus (3) folgt, dass Zeitkompression für t < T/2 auftritt und dass Zeitexpansion für t > T/2 auftritt, wenn a > 0 ist. Zeitkompression erfolgt für t > T/2 und Zeitexpansion erfolgt für t < T/2, wenn a < 0 ist.time compression occurs when dτ / dt is less than 1 and time expansion occurs when dτ / dt is greater than 1. From (3) it follows that time compression occurs for t <T / 2 and that time expansion for t> T / 2 occurs when a> 0. time compression done for t> T / 2 and time expansion done for t <T / 2, if a <0.

Das Umgekehrte der Zeitverzerrungsfunktion nach (1) wird definiert entsprechend: The Reverse of the time-distortion function according to (1) is defined according to:

Figure 00100001
Figure 00100001

2 zeigt τ/T als eine Funktion von t/T für verschiedene Werte von a. Wenn a gleich 0 ist, ist τ gleich t und es findet keine Zeitverzerrung statt. 2 shows τ / T as a function of t / T for different values of a. When a is 0, τ is equal to t and no time distortion occurs.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des durch (1) definierten Zeitverzerrers analysiert. Wenn das Signal s(t) ein Signal mit einer zeitveränderlichen Periodizität ist, wie stimmhafte Sprache, kann dies wie folgt geschrieben werden: below becomes the operation of the time equalizer defined by (1) analyzed. If the signal s (t) is a signal with a time-variant periodicity is, like voiced speech, this can be written as follows:

Figure 00100002
Figure 00100002

In (5) ist k die harmonische Zahl, xk und yk sind Amplitudenfaktoren, und ϕ(t) ist ein Phasenwinkel. Für das zeittransformierte Signal s'(τ) kann Folgendes geschrieben werden: In (5), k is the harmonic number, x k and y k are amplitude factors, and φ (t) is a phase angle. The following can be written for the time-transformed signal s' (τ):

Figure 00100003
Figure 00100003

Da (5) und (6) dieselben physikalischen Signale darstellen, ist ϕ(t) gleich ψ(τ). Die momentane Winkelfrequenz ωκ(τ) der k. Harmonischen von s(t) wird gegeben durch: Since (5) and (6) represent the same physical signals, φ (t) is equal to ψ (τ). The instantaneous angular frequency ω κ (τ) of k. Harmonic of s (t) is given by:

Figure 00100004
Figure 00100004

Für die augenblickliche Winkelfrequenz Ωκ(τ) der k. Harmonischen von s'(τ) kann Folgendes gefunden werden: For the instantaneous angular frequency Ω κ (τ) of k. Harmonics of s' (τ) can be found:

Figure 00100005
Figure 00100005

Weil ϕ(t) = ψ(τ) ist, sind ihre Zeitableitungen t auch gleich. Unter Verwendung der Kettenregel, lässt sich dies wie folgt schreiben: Because φ (t) = ψ (τ) is their time derivatives are also the same. Using the chain rule, let yourself write this as follows:

Figure 00100006
Figure 00100006

Für die Beziehung zwischen Ωκ(τ) und ωκ(τ) kann unter Verwendung von (9) Folgendes gefunden werden: For the relationship between Ω κ (τ) and ω κ (τ), using (9), the following can be found:

Figure 00110001
Figure 00110001

Eine andere wichtige Eigenschaft des Zeitverzerrers ist, dass die mittlere Frequenz der k. Harmonischen der verzerrten Signale der mittleren Frequenz der k. Harmonischen des ursprünglichen Signals entspricht. Dies geht auf einfache Art und Weise aus dem Folgenden hervor: A Another important feature of the time equalizer is that the middle one Frequency of k. Harmonics of the distorted signals of the middle Frequency of k. Harmonics of the original signal corresponds. This is easily apparent from the following:

Figure 00110002
Figure 00110002

Nachstehend wird dargelegt, dass die oben stehende Zeitverzerrungsfunktion imstande ist, linear Frequenzschwankungen aus dem Eingangssignal zu entfernen.below It is stated that the above time-skewing function is capable is to remove linear frequency fluctuations from the input signal.

Substitution von (3) in (10) führt zu dem Folgenden: substitution from (3) to (10) to the following:

Figure 00110003
Figure 00110003

Es wird nun ein Eingangssignal mit einem sinusförmigen Eingangssignal mit einer Winkelfrequenz ω(t), die sich in der Zeit linear ändert. Für die Winkelfrequenz dieses Signals kann Folgendes geschrieben werden: It Now an input signal with a sinusoidal input signal with a Angular frequency ω (t), which changes linearly in time. For the Angular frequency of this signal can be written as:

Figure 00110004
Figure 00110004

Substitution von (13) in (12) ergibt: substitution from (13) in (12) gives:

Figure 00110005
Figure 00110005

Falls Ω(τ) konstant sein soll, soll Folgendes gelten: If Ω (τ) is constant should be, the following should apply:

Figure 00110006
Figure 00110006

Substitution von (15) in (14) führt zu: substitution from (15) to (14) to:

Figure 00110007
Figure 00110007

Dies entspricht einem konstanten Wert, der dem Mittelwert der Winkelfrequenz ω(t) über das Segment mit einer Dauer T entspricht.This corresponds to a constant value which is the mean of the angular frequency ω (t) over the Segment with a duration T corresponds.

In den Frequenzänderungsbestimmungsmitteln 8 nach 3 wird das Audiosignal zunächst einem Gewichtungsfilter 30 zugeführt. Dieses Gewichtungsfilter 30 ist ein adaptives LPC Umkehrfilter. Das Ausgangssignal des Gewichtungsfilters 30 ist ein LPC Rest. Verwendung des Prädiktionsrestes statt des Eingangssignals hat den Vorteil, dass die Bildungsinteraktion mit der Bestimmung der Frequenz der Basisfrequenz (Tonhöhe) minimiert wird.In the frequency change determining means 8th to 3 The audio signal is first a weighting filter 30 fed. This weighting filter 30 is an adaptive LPC reverse filter. The output signal of the weighting filter 30 is an LPC remainder. Using the prediction residual instead of the input signal has the advantage of minimizing the educational interaction by determining the frequency of the base frequency (pitch).

Der Ausgang des Gewichtungsfilters 30 ist mit einem Eingang eines Tiefpassfilters 32 verbunden. Dieses Tiefpassfilter hat eine Grenzfrequenz von etwa 1100 Hz. Der Ausgang des Tiefpassfilters 32 ist mit Eingängen einer Anzahl Zeitverzerrer 34, 42 und 50 verbunden. Die Zeitverzerrer 34, 42 und 50 sind vorgesehen zum Durchführen einer Zeittransformation entsprechend (1), aber je mit einem anderen Wert des Parameters a.The output of the weighting filter 30 is with an input of a low pass filter 32 connected. This low pass filter has a cutoff frequency of about 1100 Hz. The output of the low pass filter 32 is with inputs of a number of time distorters 34 . 42 and 50 connected. The time distorters 34 . 42 and 50 are provided for performing a time transformation according to (1), but each with a different value of the parameter a.

Der Ausgang der Zeitverzerrer 34, 42 und 50 ist mit einem Eingang des Korrelators 37, 41 bzw. 51 verbunden, die je ein Maß bestimmen, das eine Annäherung der Autokorrelationsfunktion des Ausgangssignals des entsprechenden Zeitverzerrers ist.The output of the time equalizers 34 . 42 and 50 is with an input of the correlator 37 . 41 respectively. 51 each determining a measure that approximates the autocorrelation function of the output signal of the corresponding time equalizer.

Die Korrelatoren 37, 41 und 51 benutzen die Eigenschaft, dass die Autokorrelationsfunktion durch Berechnung der inversen FFT aus dem Leistungsspektrum des in der Analyse begriffenen Signals bestimmt werden kann. Als eine Annäherung des Leistungsspektrums kann auch der absolute Wert der FFT benutzt werden. Das Analysenfenster hat eine relativ lange Dauer von 64 ms erhalten, damit sehr lange Tonhöhenperioden (bis zu 25 ms) gemeistert werden können, die in einigen männlichen Stimmen auftreten können. Die Wahl dieses langen Analysenfensters wird möglich durch den Zeitverzerrungsvorgang, was ein mehr stationäres zeittransformiertes Signal ergibt.The correlators 37 . 41 and 51 use the property that the autocorrelation function can be determined by calculating the inverse FFT from the power spectrum of the signal under analysis. As an approximation of the power spectrum, the absolute value of the FFT can also be used. The analysis window has a relatively long duration of 64 ms, so that very long pitch periods (up to 25 ms) can be mastered, which can occur in some male voices. The choice of this long analysis window becomes possible through the time warping process, resulting in a more stationary time-transformed signal.

Das Eingangssignal der Korrelatoren 37, 41 und 51 wird einer Fourier-Transformation in den Fourier-Transformatoren 36, 44 und 52 ausgesetzt. Diese Fourier-Transformatoren bestimmen den Absolutwert der FFT deren Eingangssignale. Daraufhin wird eine sog. "Nullphasenfunktion" zi(n) der Ausgangssignale der FFT 36, 44 und 52 durch Berechnung der inversen FFT des Amplitudenspektrums mit Hilfe von "Inverse Fast Fourier Tranformers" 38, 46 und 54.The input signal of the correlators 37 . 41 and 51 is a Fourier transform in the Fourier transformers 36 . 44 and 52 exposed. These Fourier transformers determine the absolute value the FFT their input signals. Then, a so-called "zero-phase function" z i (n) of the output signals of the FFT 36 . 44 and 52 by calculating the inverse FFT of the amplitude spectrum using "Inverse Fast Fourier Transformers" 38 . 46 and 54 ,

Die Nullphasenfunktionen zi(n) werden gegenüber deren Wert zi(0) in den Normalisierern 40, 48 und 56 normalisiert. Die Ausgänge der Normalisierer 40, 48 und 56 sind mit den Eingängen der Selektionsmittel 58 verbunden, die den Zeitverzerrungsparameter a selektieren, der der Nullphasenfunktion mit der höchsten Spitze für einen Nicht-Nullwert von n als optimaler Wert entspricht. Diesem Zustand liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein optimal verzerrtes Signal die meist konstante Frequenz Ωκ(τ) aufweist. Folglich hat dieses Signal die größte Spitze in der Autokorrelationsfunktion.The zero-phase functions z i (n) are compared with their value z i (0) in the normalizers 40 . 48 and 56 normalized. The outputs of the normalizers 40 . 48 and 56 are with the inputs of the selection means 58 which selects the time distortion parameter a corresponding to the highest peak zero phase function for a non-zero value of n as the optimum value. This condition is based on the knowledge that an optimally distorted signal has the most constant frequency Ω κ (τ). Consequently, this signal has the largest peak in the autocorrelation function.

Die Zeitverzerrer und -entzerrer sind bisher als kontinuierliche Zeitvorgänge beschrieben worden. In einer echten Implementierung sollen diese Vorgänge in einem diskreten Zeitsystem implementiert werden. Wenn ein Segment des Eingangssignals mit einer Dauer T durch N Abtastwerte dargestellt wird, hat das verzerrte Segment ebenfalls eine Dauer T und sollte auch durch N Abtastwerte dargestellt werden. Die Abtastzeitpunkte des zeitverzerrten Signals entsprechen aber nicht den Abtastzeitpunkten des ursprünglichen Eingangssignals. Dies ist für einen Zeitverzerrer in 5 und für einen Zeitentzerrer in 6 dargestellt.The time equalizers and equalizers have heretofore been described as continuous time operations. In a true implementation, these operations are to be implemented in a discrete time system. When a segment of the input signal having a duration T is represented by N samples, the distorted segment also has a duration T and should also be represented by N samples. However, the sampling times of the time-skewed signal do not correspond to the sampling instants of the original input signal. This is for a time equalizer in 5 and for a time equalizer in 6 shown.

In 5 entspricht die Graphik 60 dem Eingangssignal und die Graphik 62 entspricht dem verzerrten Ausgangssignal. Wie durch den Pfeil 64 in 4 angegeben, entspricht der Abtastzeitpunkt j = 2 in der Graphik 62 einer Zeit zwischen den Abtastzeitpunkten i = 2 und i = 3 in der Graphik 60. Dies entspricht einer Zeitkompression. Wie durch den Pfeil 66 in 4 angegeben, entspricht der Abtastzeitpunkt j = N – 1 in der Graphik 62 einer Zeit zwischen den Abtastzeitpunkten N – 2 und N – 1 in der Graphik 60. Dies entspricht einer Zeitexpansion.In 5 corresponds to the graphic 60 the input signal and the graphics 62 corresponds to the distorted output signal. As by the arrow 64 in 4 indicated, the sampling time corresponds to j = 2 in the graph 62 a time between sampling times i = 2 and i = 3 in the graph 60 , This corresponds to a time compression. As by the arrow 66 in 4 is indicated, the sampling time j = N - 1 in the graph 62 a time between sampling instants N-2 and N-1 in the graph 60 , This corresponds to a time expansion.

Um dieses Problem zu lösen sollen Abtastwerte für jeden der auftretenden Werte von τj berechnet werden, die gegeben werden durch: To solve this problem, samples should be calculated for each of the occurring values of τ j given by:

Figure 00130001
Figure 00130001

Dies geschieht durch Berechnung eines entsprechenden Wertes von t aus τj unter Verwendung von (4). Aus diesem Wert von t werden die nächsten Werte in dem Abtastgitter ermittelt. Dies führt zu zwei Werten von i, entsprechend: This is done by calculating a corresponding value of t from τ j using (4). From this value of t, the next values in the sampling grid are determined. This leads to two values of i, corresponding to:

Figure 00130002
Figure 00130002

In (18) stellt ⌈ ⌉ die nächste ganze Zahl kleiner als das Argument dar und stellt die nächste ganze Zahl größer als das Argument dar. Zum Schluss wird ein linear interpolierter Abtastwert τj berechnet, und zwar entsprechend: In (18) ⌈ ⌉ represents the next integer less than the argument and represents the next integer greater than the argument. Finally, a linearly interpolated sample τ j is calculated, corresponding to:

Figure 00140001
Figure 00140001

Es zeigt sich, dass neben der linearen Interpolation auch andere Interpolationstypen wie quadratische und kubische Interpolation angewandt werden können.It shows that in addition to the linear interpolation, other types of interpolation how quadratic and cubic interpolation can be applied.

Die Graphik 68 in 5 zeigt den verzerrten Zeitplan und die Graphik 74 zeigt den entsprechenden entzerrten Zeitplan.The graphic 68 in 5 shows the distorted schedule and the graphics 74 shows the corresponding equalized schedule.

Die inverse Verzerrung kann auf dieselbe Art und Weise erfolgen wie in 5 dargestellt. Zunächst werden die Werte von ti, für welche die entsprechenden Abtastwerte ermittelt werden sollen, durch die nachfolgende Gleichung gefunden: The inverse distortion can be done in the same way as in 5 shown. First, the values of t i for which the corresponding samples are to be obtained are found by the following equation:

Figure 00140002
Figure 00140002

Dann setzt sich die Berechnung dadurch fort, dass der Wert von τ entsprechend einem gegebenen ti ermittelt wird, und zwar durch Verwendung des Ausdrucks (1). Aus diesem Wert von t werden die nächsten Werte auf dem Abtastgitter ermittelt. Dies führt zu zwei Werten von j, entsprechend: Then, the calculation continues by determining the value of τ corresponding to a given t i by using the expression (1). From this value of t, the next values on the sampling grid are determined. This leads to two values of j, corresponding to:

Figure 00140003
Figure 00140003

Zum Schluss wird ein linear interpolierter Abtastwert für ti berechnet, und zwar entsprechend: Finally, a linear interpolated sample for t i is calculated, corresponding to:

Figure 00140004
Figure 00140004

Es dürfte einleuchten, dass die vorliegende Erfindung durch Verwendung spezieller Hardware oder durch Anwendung eines Programms implementiert werden kann, das in einem programmierbaren Prozessor läuft. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass eine Kombination dieser Implementierungen angewandt wird.It might It will be appreciated that the present invention can be accomplished by using specific ones Hardware or by implementing a program which runs in a programmable processor. It is also conceivable that a combination of these implementations is used.

Text in der ZeichnungText in the drawing

11

  • Zeitverzerrerwarper
  • FrequenzänderungsbestimmungsmittelFrequency change determining means
  • Tonhöhepitch
  • Analysatoranalyzer
  • Multiplexermultiplexer
  • Demultiplexerdemultiplexer
  • Synthesizersynthesizer
  • Entzerrerequalizer

33

  • Selektionsmittelselection means

Claims (19)

Sender mit einem Codierer zum Codieren eines Audiosignals, wobei der Codierer einen Codierer (4) zum Codieren eines Audiosignals aufweist, wobei der Codierer Folgendes umfasst: Frequenzbestimmungsmittel (8) zum Bestimmen einer Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals; Frequenzänderungsbestimmungsmittel (8) zum Bestimmen einer Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag, Zeittransformationsmittel (6) zum Erhalten eines in der zeit transformierten Eingangssignals; Übertragungsmittel (14) zum Übertragen eines Signals, das die genannte Frequenz darstellt, zu einem Empfänger (16), wobei die Übertragungsmittel vorgesehen sind zum Übertragen eines weiteren Signals, das die genannte Frequenzänderung darstellt, zu dem Empfänger; dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ durch einen Parameter definiert wird, wobei dieser Parameter von den Übertragungsmitteln (14) zu einem Empfangsmittel (18) übertragen wird, wobei der Parameter durch ein Empfangsmittel interpretiert werden kann zum Effektuieren der umgekehrten Zeittransformation des Signals.Transmitter having an encoder for encoding an audio signal, the encoder comprising an encoder ( 4 ) for encoding an audio signal, the encoder comprising: frequency determining means ( 8th ) for determining a frequency of at least one periodic component of the audio signal; Frequency change determination means ( 8th ) for determining a frequency change of said at least one periodic component of the audio signal over a predetermined amount of time, time-transforming means ( 6 ) for obtaining a time-transformed input signal; Transmission means ( 14 ) for transmitting a signal representing said frequency to a receiver ( 16 ), the transmission means being provided for transmitting to the receiver a further signal representing said frequency change; characterized in that the relationship between the real-time t and the transformed time τ is defined by a parameter, this parameter being determined by the transmission means ( 14 ) to a receiving means ( 18 ), the parameter being interpretable by a receiving means for effecting the inverse time transformation of the signal. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeittransformationsmittel (6) das Signal derart transformieren, dass das in der Zeit transformierte Signal eine geringere Frequenzänderung aufweist als das Eingangssignal.Transmitter according to Claim 1, characterized in that the time-transforming means ( 6 ) transform the signal such that the time-transformed signal has a lower frequency change than the input signal. Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel (6) zum Übertragen eines weiteren Signals vorgesehen sind, das die genannte Frequenzänderung darstellt.Transmitter according to Claim 1 or 2, characterized in that the transmission means ( 6 ) to over carry a further signal are provided, which represents the said frequency change. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer (4) Mittel aufweist zum Bestimmen einer Grundfrequenz aus dem Audiosignal unter Verwendung der genannten Änderung der genannten Grundfrequenz über einen vorbestimmten Zeitbetrag.Transmitter according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the encoder ( 4 ) Comprises means for determining a fundamental frequency from the audio signal using said change of said fundamental frequency over a predetermined amount of time. Empfänger mit Empfangsmitteln zum Empfangen eines codierten Audiosignals, das ein Audiosignal darstellt durch wenigstens eine Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals, und mit einem Decoder zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals auf Basis der genannten Frequenz, wobei der Empfänger vorgesehen ist zum Empfangen eines weiteren Signals, das eine Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente des genannten Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt, wobei der Decoder vorgesehen ist zum Herleiten des genannten rekonstruierten Audiosignals auch auf Basis der genannten Frequenzänderung, wobei der Decoder Zeittransformationsmittel (26) aufweist zum Erhalten des rekonstruierten Audiosignals durch Zeittransformation eines decodierten Signals, wobei die Zeittransformationsmittel dadurch gekennzeichnet sind, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ des empfangenen Signals durch einen Parameter definiert wird, wobei dieser Parameter von den Empfangsmitteln (6) empfangen wird, wobei der Parameter durch die Empfangsmittel interpretiert wird zum Effektuieren der umgekehrten Zeittransformation des Signals.A receiver having receiving means for receiving an encoded audio signal representing an audio signal by at least one frequency of at least one periodic component of the audio signal, and a decoder for deriving a reconstructed audio signal based on said frequency, the receiver being adapted to receive a further signal, representing a frequency change of said at least one periodic component of said audio signal over a predetermined amount of time, the decoder being arranged to derive said reconstructed audio signal also based on said frequency change, the decoder time transforming means ( 26 ) for obtaining the reconstructed audio signal by time-transforming a decoded signal, the time-transforming means being characterized in that the relationship between the real-time t and the transformed time τ of the received signal is defined by a parameter, said parameter being received by the receiving means ( 6 ), the parameter being interpreted by the receiving means for effecting the inverse time transformation of the signal. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeittransformationsmittel (26) vorgesehen sind für den Fall dass die Frequenz über den vorbestimmten Zeitbetrag ansteigt zur Zeitexpandierung des decodierten Signals während eines ersten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags und zur Zeitkomprimierung des decodierten Signals während eines zweiten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags.Receiver according to Claim 5, characterized in that the time-transforming means ( 26 ) are provided in the event that the frequency rises above the predetermined amount of time for time-expanding the decoded signal during a first part of the predetermined amount of time and for time-compressing the decoded signal during a second part of the predetermined amount of time. Empfänger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeittransformationsmittel derart vorgesehen sind, dass das zeittransformierte decodierte Signal eine größere Frequenzänderung hat als das decodierte Signal.receiver according to claim 5 or 6, characterized in that the time-transformation means are provided such that the time-transformed decoded signal a larger frequency change has as the decoded signal. Übertragungssystem mit einem Sender nach Anspruch 1 und einem Empfänger nach Anspruch 5.transmission system with a transmitter according to claim 1 and a receiver according to claim 5. Übertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeittransformationsmittel (6) das Signal derart transformieren, dass das zeittransformierte Signal eine kleinere Frequenzänderung hat als das Eingangssignal.Transmission system according to Claim 8, characterized in that the time-transforming means ( 6 ) transform the signal such that the time-transformed signal has a smaller frequency change than the input signal. Übertragungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer (4) Mittel aufweist zum Bestimmen einer Grundfrequenz aus dem Audiosignal unter Verwendung der genannten Frequenzänderung.Transmission system according to Claim 8 or 9, characterized in that the encoder ( 4 ) Comprises means for determining a fundamental frequency from the audio signal using said frequency change. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Frequenzänderung bestimmenden Mittel (8) Zeittransformationsbestimmungsmittel (34...56) aufweisen zum Herleiten einer Anzahl zeittransformierter Audiosignale, die je einer anderen Zeittransformation entsprechen, und dass die eine Zeittransformation bestimmenden Mittel Selektionsmittel (58) aufweisen zum Selektieren der Zeittransformation entsprechend dem zeittransformierten Audiosignal mit einer kleinsten Frequenzänderung über den genannten vorbestimmten Zeitbetrag.Transmission system according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the means ( 8th ) Time transformation determination means ( 34 ... 56 ) for deriving a number of time-transformed audio signals, each corresponding to a different time transformation, and in that the time-transformation-determining means comprises selection means ( 58 ) for selecting the time transformation corresponding to the time-transformed audio signal having a smallest frequency change over said predetermined amount of time. Übertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zeittransformation bestimmenden Mittel (34...56) vorgesehen sind zum Selektieren des zeittransformierten Audiosignals mit der kleinsten Frequenzänderung über den genannten vorbestimmten Zeitbetrag durch Selektion des zeittransformierten Audiosignals mit der höchsten Spitze in der Autokorrelationsfunktion.Transmission system according to Claim 11, characterized in that the time-transformation-determining means ( 34 ... 56 ) are provided for selecting the time-transformed audio signal having the smallest frequency change over said predetermined amount of time by selecting the time-transformed audio signal having the highest peak in the autocorrelation function. Übertragungssystem nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeittransformation durch eine quadratische Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ definiert wird.transmission system according to claim 11 or claim 12, characterized in that the time transformation through a quadratic relationship between the real time t and the transformed time τ is defined. Übertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ definiert wird durch:
Figure 00180001
wobei a der Parameter ist, der die Zeittransformation definiert, und wobei T die Dauer eines Signalsegmentes ist.Transmission system according to claim 13, characterized in that the relationship between the real-time t and the transformed time τ is defined by:
Figure 00180001
where a is the parameter that defines the time transformation, and T is the duration of a signal segment is. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Frequenz über den vorbestimmten Zeitbetrag zunimmt, die Zeittransformationsmittel vorgesehen sind zur Zeitkomprimierung des Audiosignals während eines ersten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags und zur Zeitexpandierung des Audiosignals während eines zweiten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags.transmission system according to one of the claims 8 to 14, characterized in that in the event that the frequency over the predetermined amount of time increases, the time-transforming means are provided for time compression of the audio signal during a first part of the predetermined amount of time and time expansion of the audio signal during a second part of the predetermined amount of time. Verfahren zum Codieren eines Audiosignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Bestimmen einer Frequenz von wenigstens einer periodischen Komponente, und das Herleiten eines Signals, das die genannte Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals darstellt, wobei das Verfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Bestimmen eines Signals, das eine Frequenzänderung der wenigstens einen periodischen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt, das Herleiten eines zeittransformierten Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Echtzeit t und der transformierten Zeit τ durch einen Parameter bestimmt wird, wobei dieser Parameter durch die Übertragungsmittel (6) zu den Empfangsmitteln (18) übertragen wird, wobei der Parameter durch die Empfangsmittel interpretiert wird zum Effektuieren einer umgekehrten Zeittransformation des Signals.A method of encoding an audio signal, the method comprising the steps of: determining a frequency of at least one periodic component, and deriving a signal representing said frequency of at least one periodic component of the audio signal, the method further comprising the subsequent method steps by determining a signal representing a frequency change of the at least one periodic component of the audio signal over a predetermined amount of time, deriving a time-transformed audio signal, characterized in that the relationship between the real-time t and the transformed time τ is determined by a parameter this parameter by the transmission means ( 6 ) to the receiving means ( 18 ), the parameter being interpreted by the receiving means to effect inverse time transformation of the signal. Verfahren nach Anspruch 16, wobei dieses Verfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte aufweist: in dem Fall, dass die Frequenz über den vorbestimmten Zeitbetrag zunimmt, Zeitkomprimierung des Audiosignals während eines ersten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags und Zeitexpandierung des Audiosignals während eines zweiten Teils des vorbestimmten Zeitbetrags.The method of claim 16, wherein said method further comprising the following method steps: in the Case that the frequency over increases the predetermined amount of time, time compression of the audio signal while a first part of the predetermined amount of time and time expansion of the audio signal during a second part of the predetermined amount of time. Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei das Signal derart zeittransformiert ist, dass das zeittransformierte Audiosignal eine geringere Frequenzänderung hat als das Audiosignal.The method of claim 16 or claim 17, wherein the signal is time-transformed such that the time-transformed one Audio signal has a lower frequency change than the audio signal. Verfahren zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals von einem codierten Audiosignal, das das genannte Audiosignal darstellt, durch wenigstens eine Frequenz wenigstens einer periodischen Komponente des Audiosignals, und einen Decoder zum Herleiten eines rekonstruierten Audiosignals auf Basis der genannten Frequenz, wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Herleiten des genannten rekonstruierten Audiosignals, ebenfalls auf Basis eines weiteren Signals, das eine Frequenzänderung der genannten wenigstens einen periodischen Komponente des Audiosignals über einen vorbestimmten Zeitbetrag darstellt; das Herleiten des rekonstruierten Audiosignals durch eine Zeittransformation eines decodierten Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der transformierten Zeit τ und der Echtzeit t durch einen Parameter bestimmt wird, wobei der Parameter von einem Übertragungsmittel her empfangen und interpretiert wird zum Effektuieren einer umgekehrten Zeittransformation des Signals.Method for deriving a reconstructed audio signal from an encoded audio signal representing said audio signal, by at least one frequency of at least one periodic component of the Audio signal, and a decoder for deriving a reconstructed one Audio signal based on said frequency, said method the following method steps include: deriving the mentioned reconstructed audio signal, also based on a further signal, the frequency change of said at least a periodic component of the audio signal over a predetermined amount of time represents; deriving the reconstructed audio signal a time transformation of a decoded signal, characterized that the relationship between the transformed time τ and the Real time t is determined by a parameter, where the parameter from a transmission medium is received and interpreted to effect an inverted Time transformation of the signal.
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